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单例模式 DCL(Double Check Lock)的问题

单例模式 DCL(Double Check Lock)的问题

作者: 与猎犬赛跑的野兔 | 来源:发表于2019-02-20 15:28 被阅读0次

摘抄《Android源码设计与实例》

DCL 实现单例:

public class Singleton{
    private static Singleton instance = null;
    private int value = 0;
    private Singleton(){
        value = 1024;
    }
    public static Singleton getInstance(){
        if (instance == null){
            synchronized (Singleton.class){
                if (instance == null){
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
    }
}

问题:

关键在于
instance = new Singleton()
这行代码最终会编译成多条汇编指令,它大致做了3件事:

  1. 给Singleton 的实例分配内存。
  2. 调用Singleton() 的构造函数,并初始化成员字段。
  3. 将sInstance 对象指向分配的内存空间。(注意此时的instance != null)

但是,由于Java编译器允许处理器乱序执行,以及JDK 1.5 之前JMM (Java Memory Model,即Java内存模型)中Cache、寄存器到主内存会写顺序的规定,上面 2,3的顺序是无法保证的。也就是说会出现1-2-3或者是1-3-2,如果是后者,那么会出现以下情况:在A线程中调用了 getInstance() ,此时 instance = null,会进入1-3,注意此时instance != null ,但是instance只是指向了一块内存地址,这个地址并没有对应给Singleton实例,或者说此时Singleton的构造函数并没有调用。然后此时B线程也调用了getInstance(),instance != null,则直接返回instance(value = 0),抛出异常。

当然上述的异常很少见,毕竟是处理器的问题,从JDK1.5之后SUN的官方已经注意到上述问题,调整了JVM,具体化了volatile关键字,因此如果JDK是1.5版本,只需要将上述代码改成:

public class Singleton{
    private volatile static Singleton instance = null;
    ....
}

Java并发编程:volatile关键字解析 作者:Matrix海 子
即仅当A线程赋值完instance(1-2-3或1-3-2)后,B线程才会去调用主内存的instance,此时instance != null 且 value = 1024;

这样的话,保证了instance每次都是从主内存中读取,就可以避免上述的问题。当然volatile或多或少也会影响性能。

静态内部类单例模式【推荐】

在《Java并发编程实践》推荐使用如下代码:

public class Singleton{
    private Singleton(){}
    public static Singleton getInstance(){
         return SingletonHolder.instance;
    }
    
    private static class SingletonHolder{
        private static final Singleton instance = new Singleton();
    }

第一次加载Singleton类的时候并不会初始化instance,只有第一次调用Singleton的getInstance() 才会导致instance初始化。因此,第一次调用getInstance()方法会导致虚拟机加载SingletonHolder类,这种方式不仅能够保证线程安全,也能保证单例对象的唯一性,同事也延迟了单例的实例化。

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